“生物醫(yī)用高分子材料”的課程建設與實踐

吉亞麗，沈新元

(東華大學 材料科學與工程學院，上海 201620)

“生物醫(yī)用高分子材料”的課程建設與實踐

吉亞麗，沈新元

(東華大學 材料科學與工程學院，上海 201620)

“生物醫(yī)用高分子材料”是東華大學高分子材料與工程專業(yè)為培養(yǎng)卓越工程師而開設的一門新課程。闡述該課程的教學特點、教材建設、教學內(nèi)容、實施方法及教學效果，討論教學過程中存在的問題和改進措施。

生物醫(yī)用高分子材料；卓越工程師；工程實踐；教學改革

2010年國家教育部啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)，即加大復合型實用人才培養(yǎng)力度，按照工程化、國際化要求培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和工程實踐能力的人才。工程實踐能力培養(yǎng)是“卓越計劃”中的一個重要環(huán)節(jié)[1-2]，我校(東華大學)材料科學與工程學院針對現(xiàn)有高分子材料與工程專業(yè)制訂了“卓越工程師”培養(yǎng)計劃，對課程進行了一系列重新設計與改革，強化學生工程實踐能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)“卓越工程師”培養(yǎng)目標。為此，我院新增了一門 “生物醫(yī)用高分子材料”課程。

一、 “生物醫(yī)用高分子材料”課程的特點

“生物醫(yī)用高分子材料”課程主要介紹靜電紡絲技術、噴霧干燥技術、冷凍干燥技術、3D打印技術等具有代表性的生物醫(yī)用高分子材料成型加工技術。該課程專注于學生工程實踐能力的培養(yǎng)，是在學生掌握了高分子材料基本理論知識和成型技術的前提下，以進一步提高和擴展學生對高分子材料的認識、加強實踐能力培養(yǎng)為目的而設置的課程。學生在修完“高分子化學”“高分子物理”“高分子材料成型原理”等專業(yè)基礎課程的基礎上可選修該課程，并為后續(xù)實踐課程，如高分子材料綜合實驗、畢業(yè)論文等進行知識與實驗技能儲備。

“生物醫(yī)用高分子材料”課程應該將理論教學與實踐教學相結合，在深入學習生物醫(yī)用高分子材料成型加工技術理論知識的同時，應有超過一半的內(nèi)容和課時強化學生工程實踐能力的訓練與培養(yǎng)，使學生在充分掌握理論知識的前提下，進行加工技術的主題討論、實驗的設計與操作，全面掌握上述成型技術，提高學生的實驗技能和應用能力，以適應現(xiàn)代企業(yè)對工程領域人才的需求。

二、 “生物醫(yī)用高分子材料”課程的教材建設

由于“生物醫(yī)用高分子材料”是新開設的課程，沒有現(xiàn)成的教材可供使用，因此開課之初首先要進行教材建設。該課程的特點是培養(yǎng)學生的實踐技能，所以教材建設應在理論知識的基礎上，以指導學生實踐與操作為重點。教材內(nèi)容必須包含具體的實踐操作，在學生的實踐技能培養(yǎng)上下功夫，根據(jù)學生的基本特點和知識基礎來組織編寫。在對靜電紡絲技術、噴霧干燥技術、冷凍干燥技術、3D打印技術等成型加工技術資料進行廣泛收集和深入研究的基礎上，課程組編寫了《生物醫(yī)用高分子材料講義》。該講義分為五章，第一章主要介紹生物醫(yī)用高分子材料的現(xiàn)狀，使學生對該領域有基本的了解，第二～五章分別對四種加工技術進行了詳細介紹，每種成型技術都配有相應的實驗教學內(nèi)容，指導學生進行實驗操作和技能訓練，真正做到理論與實踐相結合。

三、 “生物醫(yī)用高分子材料”課程的教學實踐

1． 課程的教學內(nèi)容

“生物醫(yī)用高分子材料”課程共計60學時，其中理論教學12學時，實踐教學48學時。課程內(nèi)容如表1所示。

表1 “生物醫(yī)用高分子材料”課程教學內(nèi)容

2． 課程的教學實施

“生物醫(yī)用高分子材料”課程為小班授課，以便學生能更好地進行實驗設計和操作以及專題討論。課程先由教師講解有關成型技術的原理、工藝參數(shù)調(diào)控及工業(yè)應用領域，然后向?qū)W生拋出問題，讓學生應用該成型技術對指定的原材料進行成型加工。學生以小組的形式，查閱文獻資料，討論適用于此原材料的成型工藝條件并進行實驗設計，通過實驗操作得出實驗結果，最后再對該成型技術進行專題討論。

以靜電紡絲為例，該成型技術在組織工程支架以及過濾防護方面已開展了廣泛的應用研究。在理論知識教學中，教師先闡述其成型原理、設備構造，詳細介紹影響最終制品結構的工藝參數(shù)，包括溶液參數(shù)、過程參數(shù)、環(huán)境參數(shù)，并舉例說明。因為靜電紡絲工藝非常復雜，影響因素眾多，同一種制品可通過調(diào)節(jié)不同的工藝參數(shù)來實現(xiàn)。比如要紡制直徑較小的纖維結構，可以調(diào)節(jié)濃度、電壓、紡絲距離等參數(shù)，但要根據(jù)實際情況確定調(diào)節(jié)哪個參數(shù)最適合。通過這樣的教學過程，可以逐步培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，為后面的實驗設計與操作打下基礎。最后再介紹靜電紡絲技術所得制品的基本評價方法，在學生掌握這些評價方法的基礎上，可以舉例引導學生通過分析實驗結果思考如何進行工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)。經(jīng)過這樣的學習與訓練，學生對靜電紡絲的成型原理和工藝參數(shù)調(diào)控會有比較深刻的理解，為后面的實踐教學環(huán)節(jié)做好理論知識準備。

在實驗環(huán)節(jié)中，讓學生以聚?-己內(nèi)酯為原材料進行靜電紡絲，將學生分為三組，要求每組學生采用靜電紡絲法紡出三種結構的纖維。比如，第一種要求纖維有串珠結構，第二種要求在每根纖維的表面有微孔結構，第三種要求纖維具有良好的形態(tài)，無串珠結構，并要求計算該纖維的直徑及其分布。對于這三種纖維結構的實現(xiàn)不存在單一固定的方法，可以采用不同的工藝紡制出相同的纖維，目的是考察學生運用所掌握的理論知識解決實際問題的能力。任務提出后，學生必須根據(jù)要求查閱相關文獻資料。因為對于學生來說，聚?-己內(nèi)酯是一種陌生的物質(zhì)，需通過閱讀文獻了解它，搞清楚它一般在什么工藝條件下才能進行靜電紡絲，然后結合所學的理論知識進行實驗設計，最后進行靜電紡絲與性能測試。實驗結束后，針對各組得到的實驗結果進行一次專題討論，進一步理解工藝參數(shù)調(diào)控對靜電紡絲結構的影響，從而使學生對理論知識有了更加直觀和深入的理解。

四、 教學效果

“生物醫(yī)用高分子材料”作為一門為高分子材料與工程專業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)而開設的課程，經(jīng)過兩年的教學實踐取得了良好的效果。由于該課程有一半內(nèi)容和課時是實踐教學，要求學生在充分掌握理論知識的前提下進行實驗設計與操作，因此，僅靠背誦記憶的學習方式無法順利完成該課程的學習。“生物醫(yī)用高分子材料”課程對學生學習的積極性和自學能力提出了更高的要求，學生必須在充分理解和消化課堂理論知識后，才能順利進行實驗操作，否則無法完成學習任務。在這種理論學習與實踐訓練相結合的教學模式中，學生的學習主動性有了很大提高，學習興趣濃厚，思維活躍，善于提出問題；同時對教師所提出的問題也積極思考，認真分析解答，培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力，加強了實踐能力的訓練，也培養(yǎng)了學生的文獻查閱能力，基本上實現(xiàn)了課程的教學目標。

五、 存在的問題與對策

在“生物醫(yī)用高分子材料”課程教學過程中，也存在以下一些問題：(1)由于聚合物的溶解通常需要較長的時間，在這段時間里學生比較空閑，造成時間利用率不高。如何解決這個問題，需要更加精細合理地安排實驗。(2)受到實驗設備臺(套)數(shù)的限制，三組學生不能同時開展實驗，需要排隊使用設備，造成等待時間過長，未能充分有效地利用課堂時間，常出現(xiàn)拖堂的情況。(3)在實驗過程中，可以明顯看出學生的學習態(tài)度有差異，有極個別學生缺乏主動性，在小組內(nèi)不發(fā)揮應有的作用卻共享小組的實驗結果。

針對上述問題，可合理地安排實驗進程。靜電紡絲、噴霧干燥、冷凍干燥、3D打印這四個實驗可穿插安排，不拘泥于順序進行。如在聚合物溶解的過程中，可安排一些結果的測試與表征實驗；不同組可同時進行不同的實驗，這樣避免因?qū)嶒炘O備臺(套)數(shù)不足而造成排隊等待的現(xiàn)象。此外，對于學習缺乏積極性的學生，課堂上多向他們提問題，或讓他們擔任小組長，帶領組員查閱文獻，設計實驗方案，組織實驗實施，從而調(diào)動他們的學習積極性。

[1] 林健. 高校“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施進展評析(2010—2012)[J]. 高等工程教育研究，2013 (4): 1-24.

[2] 林健. 面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學內(nèi)容改革[J]. 高等工程教育研究，2012 (5): 1-9.

(責任編輯：吳文英)

新書介紹

書名： 《服裝檢驗》

作者： 陳 亮 定價： 59.00元 書號： 9787566911759

開本： 16開

簡介： 該書以現(xiàn)行國家標準和行業(yè)標準為依據(jù)，系統(tǒng)地介紹了服裝檢驗的基本知識和服裝安全檢驗、服裝面料輔料檢驗、服裝成品檢驗、進出口服裝檢驗的抽樣、技術要求和檢驗方法。內(nèi)容包括從服裝檢驗職能、服裝檢驗標準、服裝檢驗抽樣與抽樣方案、服裝檢驗環(huán)境、檢驗數(shù)據(jù)、服裝標簽與使用說明、服裝面料的鑒別與含量分析、服裝面料的性能檢驗、常用服裝面料的檢驗、服裝襯料等輔助材料的檢驗、典型成品服裝的檢驗和進出口服裝的檢驗。該書專業(yè)性強、內(nèi)容翔實，具有較強的操作性，貼近服裝生產(chǎn)和貿(mào)易企業(yè)從事質(zhì)量檢驗人員的實際工作。

該書可作為服裝專業(yè)本科、高職高專、中職學生學習服裝檢驗的教材，也可作為服裝企業(yè)質(zhì)量檢驗人員的工具書或培訓教材。

[資料來源：東華大學出版社，2017-02-20]

2012年東華大學課程建設項目

吉亞麗(1975—)，女，新疆烏魯木齊人，副教授，博士，研究方向為生物醫(yī)用高分子材料。 E-mail:jiyali@dhu.edu.cn

G642.3

A

2095-3860(2017)01-0046-03